instalaciones electricas, control y mantenimiento

INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO
INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO ELECTROTECNIA
ÍNDICE [ND-INDEX]
CLASE 1
Instalaciones eléctricas / componentes / reflexiones referentes a compra y calidad / envejecimiento y
obsolescencia / magnitudes eléctricas
CLASE 2
Efectos de la corriente eléctrica / cables y conductores / caída de tensión / canalizaciones
CLASE 3
Dispositivos de maniobra y protección / interruptores / cortocircuito y sobrecargas / fusibles / llaves /
interruptores de maniobra / seccionadores / contactores
CLASE 4
Consecuencias de las corrientes de falla / seguridad / protección contra contactos / puesta a tierra / locales
particularmente peligrosos / zona de respeto
CLASE 5
incendios de origen eléctrico / control y mantenimiento / representación gráfica / esquemas
CLASE 6
Utilización de la energía eléctrica / mejora del factor de potencia
------------------------Motivación
Este apunte fue escrito como guía de un cursillo dictado a personal no docente de la Universidad, y orientado
particularmente para las operaciones de conservación de las instalaciones eléctricas.
Faltan las figuras, faltan mas notas... pero puede ser util a quien necesite transmitir ideas muy sencillas, pero
importantes, sobre conservacion y mantenimiento de las instaciones electricas...
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CURSO DE INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO - CLASE 1
INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO CLASE 1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA / FACULTAD DE INGENIERIA - DEPARTAMENTO DE
ELECTROTECNIA - CATEDRA DE INSTALACIONES ELECTRICAS GENERALES
INSTALACIONES ELECTRICAS
Se entiende por instalación eléctrica el conjunto de aparatos, y accesorios destinados a la producción,
distribución y utilización de la energía eléctrica.
En su forma mas simple la instalación eléctrica esta constituida por un generador, un utilizador,
aparatos capaces de cerrar y abrir el circuito, y las conexiones entre todos ellos. (ejemplo edificio)
Para nosotros el generador sera la red eléctrica que nos alimenta, siempre puede pensarse que esta
red equivale a un generador, la vemos como una fuente de tensión, a la que, a través de aparatos y
cables conectamos las cargas.
Un circuito muy simple formado por una fuente (una pila), una llave, una lamparita, y cables, tiene todas
las características de una instalación eléctrica elemental (fig.11).
La pila alimenta el circuito con una cierta tensión, cuando la llave esta cerrada (hay continuidad
eléctrica) en el circuito circula cierta corriente, que esta limitada por la resistencia del circuito, en el
circuito se disipa cierta potencia (calor y luz en este caso).
Las formas normales de distribución de energía eléctrica son con corriente alterna (la pila es de
corriente continua), la tensión varia en el tiempo asumiendo en cada instante un valor distinto con una
ley sinusoidal (representada por la función trigonométrica seno - forma ondulada, con máximos en un
sentido y otro, alrededor del cero - ver fig.12).
Por que se utiliza esta forma de distribución de energía? Las maquinas que generan corriente alterna
(generadores sincrónicos) son de diseños mas simples y tienen ventajas técnicas que facilitan la
generación, también se presentan ventajas en la transmisión y distribución, particularmente por la
facilidad de cambiar la tensión mediante transformadores, y entonces se puede transmitir con menor
costo de conductores.
Los aparatos utilizadores tienen la función de transformar la energía eléctrica en energía utilizada en
iluminar, calentar, o trabajo mecánico, la maquina convertidora de energía eléctrica a mecánica mas
simple es el motor asincronico trifasico, la energía eléctrica distribuida en forma trifasica es conveniente
para la utilización en motores, también para su producción y distribución.
Desde nuestro punto de vista la distribución trifasica nos presenta tres generadores que nos dan tres
tensiones sinusoidales defasadas entre si en el tiempo, esta fuente equivalente tiene tres puntos en
tensión llamados fases (vivos), y un punto llamado neutro, a veces no accesible (fig.12).
Esta fuente también nos sirve como fuente de alimentación monofasica cundo nos conectamos a una
fase y el neutro, la alimentación de algunas cargas muy particulares se hace entre dos fases (se llaman
bifásicas).
Los aparatos utilizadores se conectan a la instalación eléctrica en derivación, quedan conectados a los
conductores de la distribución en paralelo entre si, a la misma tensión, esta forma de distribución tiene
la ventaja que independiza la alimentación de los distintos aparatos utilizadores.
Se llama sistema eléctrico a la parte de una instalación eléctrica que se encuentra a una misma tensión,
y que por lo tanto guarda similitud desde el punto de vista constructivo.
Desde el punto de vista constructivo los sistemas eléctricos se clasifican en categorías:
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- sistemas de muy baja tensión
- sistemas de baja tensión
- sistemas de alta tensión
Esta clasificación sirve para ligar a normas constructivas la realización de los proyectos, a normas de
seguridad su utilización, el como utilizar los aparatos etc.
COMPONENTES
Observemos una instalación eléctrica real, a partir de la red eléctrica de distribución, encontramos:
- cables conductores
- fusibles de protección
- medidor de energía
- tablero de distribución
- ramales de distribución
- circuitos utilizadores
Si miramos en detalle algunos componentes, como los tableros encontramos:
- llaves
- fusibles
- instrumentos
- lamparas de señalización
Los componentes de la instalación se pueden clasificar por su función:
- transformación (transformadores)
- transmisión (cables, barras)
- maniobra (llaves, interruptores, seccionadores, contactores)
- protección (relés, interruptores, fusibles)
- utilización (lamparas, calefactores, motores, aparatos en general)
- medición (instrumentos, amperímetros, voltímetros, medidores)
La instalación debe satisfacer dos exigencias fundamentales:
- eficiencia funcional
- duración (vida útil)
Con el termino eficiencia funcional sintetizamos:
- garantizar continuidad en el suministro de energía, dentro del área de responsabilidad de la instalación
de que se trata.
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- mantener dentro de limites tolerables los parametros característicos de la distribución (la tensión por
ejemplo).
- protección frente a fallas, adecuada para mantener la integridad de la instalación, y selectividad
adecuada para minimizar el área afectada por la actuación de las protecciones.
- protección contra los peligros de la electricidad frente a contactos y fallas.
La vida útil de la instalación, es el tiempo durante el cual la instalación mantiene su eficiencia funcional,
la realización de la instalación implica un costo que debe ser amortizado en un periodo de varios años, y
que debe corresponder a la duración real de la instalación.
La instalación debe estar proyectada para hacer frente a su vida útil, pero también debe estar realizada,
mantenida y utilizada para que esto ocurra.
Ligados al proyecto y realización esta la cuidadosa elección de los materiales (de calidad adecuada a
las exigencias), y su racional utilización y conservación (dentro de sus limites de prestaciones, actuando
con operaciones de mantenimiento necesarias en tiempo oportuno y forma adecuada).
A veces ocurre que un proyecto fue concebido para ciertas condiciones de carga que han cambiado y
han sido superadas por la realidad, por ejemplo se agregan nuevas cargas y la vieja instalación
eléctrica resulta inadecuada, estas situaciones deben señalarse a fin de que no se produzca el colapso
total de la instalación, que podría también llegar a dañar a las cargas.
En cualquier instalación eléctrica civil o industrial , todos los materiales y los aparatos deben responder
a las normas y unificaciones reconocidas, cuando existen. Esta situación esta indicada por marcas de
calidad que otorga una institución competente.
REFLEXIONES REFERENTES A COMPRA Y CALIDAD
Cuando se presenta la necesidad de comprar algo, la solución fácil es ir al negocio que vende el
producto deseado, y pedirlo señalándolo, o directamente tomándolo (como hacemos en un
autoservicio).
Cuando el producto requerido no se lo ve, se debe explicar al comerciante lo que se necesita, lo que se
desea, describir con suficiente precisión en la esperanza que la otra parte entienda bien.
Mas difícil se hace esto cuando debe mandarse a otra persona a hacer la compra, en este caso se debe
especificar lo que se desea, fijando suficientemente bien el nivel de calidad del producto.
Cuando se desea transmitir la descripción de productos, es necesario escribir una especificación,
cuando pasa tiempo entre que se genera la idea de lo que se debe hacer, el proyecto, y su realización,
la idea debe ser volcada a papel, y los componentes descriptos con una adecuada especificación.
También cuando una obra se hace en etapas, es indispensable la especificación de lo que se compra
para que en el futuro se pueda obtener lo mismo y la ampliación sea compatible.
Al especificar es necesario fijar los conceptos con propiedad, se deben indicar los datos suficientes, las
características esenciales, la calidad de lo pedido.
Pero debe tenerse en cuenta que una especificación excesivamente estricta puede hacer fracasar la
compra.
En el estado actual de la técnica, las normas son de enorme ayuda para la correcta especificación, ellas
contienen definiciones, tamaños normales (unificados), ensayos de comprobación de las características
etc.
A pesar de esto, para el profano es difícil establecer el nivel de calidad, se juzga por apariencias, es
casi imposible justificar diferencias de precio debidas a la calidad.
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En muchos paises la calidad esta controlada por un instituto que autoriza (o niega) la aplicación de
cierto sello a los productos que cumplen condiciones estrictas de uniformidad de producción, y de nivel
adecuado.
Se documenta la calidad del producto sometiéndolo a los ensayos de tipo que la norma fija, se controla
la uniformidad de la producción, y su constancia en el tiempo.
También existen normas que fijan la calidad de realización de las instalaciones, modo de utilizarlas,
condiciones de mantenimiento etc.
ENVEJECIMIENTO Y OBSOLESCENCIA
La instalación envejece, y cuando se supera su vida útil se hace obsoleta, pudiendo comenzar a ser
peligrosa.
Aparecen corrientes de fuga por la perdida de aislacion, incrementos de perdidas por bornes flojos y
contactos gastados, y solo la renovación permite recuperar la instalación.
El proceso de degradación es acumulativo, frecuentemente las perdidas y daños por fallas de la
instalación cuestan mas que su oportuna renovación.
MAGNITUDES ELECTRICAS
Muchas magnitudes estan relacionadas con la energía eléctrica, y frecuentemente se confunden
algunas entre si debido a lo poco intuitivas que son las relaciones entre las variables eléctricas.
Examinaremos las magnitudes recordando las relaciones a fin de poder así fijar mejor algunos simples
conceptos.
Frecuencia - ya hemos dicho que la energía eléctrica se distribuye en forma de corriente alterna, es
una forma periódica que se repite en el tiempo con cierta frecuencia (oscilaciones por unidad de tiempo)
que se mide en periodos por segundo o en Hertz.
Enrique Rodolfo Hertz fue el primer fabricante de ondas de radio, hertzianas, y creyó que no servirían
para nada ... se convirtieron en un elemento esencial de nuestra civilización! Realizo sus experimentos
en el Politécnico de Karlsruhe en 1888, y llovieron sobre el honores, pero murió a los 37 años en 1894.
La distribución de corriente alterna se realiza en nuestro país a 50 Hz, en otros paises es normal la
frecuencia de 60 Hz.
La tensión se mide en Voltios, en corriente alterna se mide el valor medio eficaz de la tensión, con
aparatos llamados Voltímetros, dedicados a esta medición, o aparatos de uso múltiple ("tester",
multimetro) convenientemente preseleccionados.
Frecuentemente se compara la tensión con la presión (altura del agua en una tubería).
Alejandro Volta invento la pila eléctrica, pero antes de esta invención dedico mucho esfuerzo a fabricar
maquinas capaces de generar electricidad, e instrumentos aptos a relevar la presencia de electricidad,
descubrió también las propiedades del gas de los pantanos, e invento una pistola que cargada con una
mezcla de "aire inflamable de los pantanos" encendida por una descarga eléctrica impulsaba un corcho
como proyectil, juguete que lo convirtió en popular.
El invento de la pila fue en 1800, juzgado como el mas maravilloso aparato que la ciencia humana había
creado, entre los entusiastas de Volta se encuentra a Napoleon Bonaparte; el desnivel eléctrico entre
los dos polos de un elemento de la pila fue tomado como unidad de desniveles eléctricos y se la llamo
Voltio.
Las tensiones normales de los sistemas eléctricos de distribución en nuestro país son 380 Voltios entre
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fases (trifasicos), y 220 V. entre fase y neutro (monofasicos), estos valores se encuentran en otros
paises, y también se tienen valores distintos, 110, 127, 230, 400, 240, 420 V etc. por esto en muchos
aparatos utilizadores se observa la presencia de un selector de tensión a fin de adaptarlo a la tensión
disponible.
En Europa han avanzado un paso mas en la unificación, adoptando una nueva tensión como normal
400/231 V.
Conectado un aparato a la red absorbe cierta corriente eléctrica, que prosiguiendo con la analogía
hidráulica se compara con el caudal, la corriente se mide en Amperios.
Andrés María Ampere en 1820 demostró frente a la Academia de las Ciencias en París, que entre
conductores por los que circula corriente se manifiestan fuerzas, y nació así la electrodinamica, cuyo
objeto era estudiar las fuerzas que luego animarían los motores eléctricos, de niño invento su propia
aritmética con piedras y bizcochos, de joven devoro los 20 volúmenes de la enciclopedia de aquel
tiempo, enamorado de la matemática a los doce años para poder leer a Euler y Bernoulli estudio latín y
calculo infinitesimal.
En 1793 su padre que era juez fue guillotinado, se caso y su joven esposa murió al poco tiempo, solo
volvió a encontrar consuelo en los estudios, mecánica racional, óptica, física, química, finalmente
electricidad, donde teoría y experimentos maduraron completamente en su mente.
La corriente eléctrica que debe pasar en un circuito fija el tamaño que deben tener los conductores, de
aquí la importancia de esta magnitud.
Corriente y tensión en un circuito están relacionadas, en 1827 Jorge Simón Ohm, hijo de una familia de
Carpinteros, que había seguido cursos de filosofía, matemáticas, y física, dedicado a la enseñanza y
que en sus horas libres realizaba experimentos, publico "teoría matemática del circuito galvánico" en
donde enuncia la que fue llamada ley de Ohm.
Introdujo los términos corriente, fuerza electromotriz, resistencia y los ligo con una formula:
corriente = fuerza electromotriz / resistencia
La teoría de Ohm no fue entendida y fue rabiosamente atacada, alguno llego a juzgarlo loco, solo 27
años después de su muerte el Congreso Electrotecnico de París de 1881 reconoció el valor científico de
esta ley hoy que nos parece tan simple.
La unidad de resistencia se llama Ohm en su honor.
Esta ley tal como enunciada es valida para corriente continua, pero se la ha generalizado haciéndola
valida también para corriente alterna cuando en lugar de la resistencia del circuito se considera su
"impedancia", que incluye además de la resistencia la reactancia del circuito, magnitud sobre la cual
mas adelante hablaremos.
Así como caudal por altura de la columna de agua nos da una potencia (capacidad de producir trabajo),
también el producto corriente por tensión nos da una potencia, que se mide en Wattios.
Jacobo Watt, ingeniero mecánico escocés, hijo de un carpintero, desde niño demostró extraordinarias
aptitudes para la mecánica y construyo ingeniosos instrumentos, gracias a que tenia su taller cerca de
la universidad se relaciono con estudiantes y profesores, amplio su instrucción y fue llamado con
frecuencia a reparar instrumentos del gabinete de física de la universidad.
En 1764 examino la maquina de vapor de Newcomen, se ocupo de mejorarla, en 1769 obtuvo 5
patentes de perfeccionamiento y se lo considera el inventor de la maquina de vapor. En 1806 la
Universidad de Glasgow le concedió el titulo de Doctor honoris causa.
Aunque el Watt es una unidad de potencia (que puede parecer mecánica), su importancia en nuestro
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tema es indudable, también es unidad de potencia eléctrica:
Volt * Amper = Watt
La potencia consumida (o producida) en el tiempo se mide en kiloWatt hora, unidad practica de energía,
con la cual se la factura en particular...
Apliquemos estos conceptos a un ejemplo, se tiene una lampara de 100 W, apta para ser utilizada a
220 V, que corriente absorbe?
220 V * corriente = 100 W
corriente = 100 W / 220 V = 0.45 Amper
Y ya que estamos calculando, cual es la resistencia de la lampara en esas condiciones?
0.45 A = 220 V / resistencia
resistencia = 220 V / 0.45 A = 485 ohm
James Prescott Joule (cervecero, propietario de una fabrica de cerveza), en 1840, a los 22 años, su
pasión por las mediciones exactas lo condujo a establecer la cantidad de calor que genera un conductor
por el que circula una corriente eléctrica, la relación entre magnitudes lleva hoy el nombre de ley de
Joule, y se expresa como:
energía = corriente^2 * resistencia * tiempo
Su esfuerzo se dedico a establecer equivalencias entre calor y trabajo mecánico, media la diferencia de
temperatura entre el agua en la cima de la caída y en la base esperando detectar la parte de energía
transformada en calor...
Joule = Watt * segundo
Esta es la unidad de energía que lo recuerda.
La potencia real, efectiva se expresa en Watt, y es la que se transforma en trabajo útil o calor, si
determinamos la potencia con corriente alterna como producto tensión por corriente que se expresa en
Voltamper, observamos que frecuentemente el resultado es mayor, en esta forma de expresar la
potencia, se incluye la potencia reactiva, que esta ligada al intercambio de energía entre campos
magnéticos y eléctricos (motores o bobinas y capacitores), en rigor la potencia reactiva es un concepto
oscuro de algo que no existe.
La potencia eléctrica se expresa en distintas formas:
- potencia activa, real, la que hace trabajo efectivo o calor.
- potencia aparente = tensión por corriente
- potencia reactiva = U * I * seno fi
siendo fi el ángulo se defasaje entre la tensión y la corriente, cada forma de expresión de energía es útil
par distintos objetivos, la potencia activa se expresa como U * I * coseno fi.
Otro valor importante en la descripción de las magnitudes de energía eléctrica es el coseno fi, ángulo
entre la tensión y la corriente, medido en forma trigonométrica.
La potencia reactiva en juego depende de la reactancia y de la corriente en forma análoga a la potencia
activa según la ley de Joule, y la potencia aparente depende de la impedancia y la corriente,
pudiéndose construir dos triángulos semejantes, uno de potencias y otro de impedancias.
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Hagamos otro ejemplo, una plancha eléctrica se encuentra conectada, tiene una potencia de 1000 W,
cuanta energía consume en una hora?
energía = potencia * tiempo
energía = 1000 W * 1 hora = 1000 W hora = 1 kilowatthora
Si lo queremos expresar en Joule, entonces:
energía = 1000 W * 3600 segundos = 3600000 Joule
Demasiados ceros para poder leer el numero fácilmente... por eso se prefiere la unidad practica
kilowatthora.
Observemos ahora un motor, trifasico, y hagamos algunas medidas y algunas cuentas.
Midamos la tensión de línea, entre fases, 380 V, y entre fase y neutro, 220 V.
La corriente en cada conductor de línea es 10 A, cual es la potencia absorbida por el motor?
La potencia de cada fase es la tensión fase neutro por la correspondiente corriente.
220 V * 10 A = 2200 VA
El total, siendo la carga trifasica es
3 * 2200 VA = 6600 VA
Al mismo resultado se llega si se utiliza la tensión compuesta 380 V y el factor 1.73 (raíz cuadrada de 3)
1.73 * 380 V * 10 A = 6600 VA
No hemos escrito W, por que?, si leemos el medidor de energía en dos momentos sucesivos tendremos
el consumo de energía, y conociendo el tiempo podemos determinar la potencia.
Leemos 5.280 kilowatthora, en una hora, corresponden 5280 Watt. La potencia activa (real) es esta,
5280 W, es la que en el motor produce trabajo efectivo en el eje, y calor en los arrollamientos (efecto
Joule). La potencia de 6600 VA es la aparente, y relacionándola con la anterior se determina el
cosenofi.
cosenofi = 5280 W / 6600 VA = 0.8
La potencia reactiva se determina en base al senofi, que es 0.6 cuando el cosenofi es 0.8, entonces
potencia reactiva = 6600 VA * 0.6 = 3960 VAReactivos
Con todos estos valores se puede construir un triángulo, llamado triángulo de potencias.
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INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO CLASE 2
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EFECTOS DE LA CORRIENTE ELECTRICA
La ley de Joule (producción de calor) es la que regula uno de los efectos mas importantes de la
corriente eléctrica, al circular corriente por un conductor, sea este un cable o de una maquina, se
produce cierta cantidad de calor.
Parte se acumula en el cuerpo donde el calor se produce, y parte se disipa al ambiente, dependiendo
del salto de temperatura que entre el punto mas caliente y el ambiente se presenta, y de la resistencia a
la propagación del calor que el entorno del cuerpo caliente presenta.
Las dificultades a la transmisión del calor son causa de altas temperaturas, y origen de problemas, la
suciedad, el polvo dificultan la eficiencia del enfriamiento, mereciendo atención.
Para una maquina o equipo, el fabricante establece en su proyecto las condiciones de instalación que
se deben respetar, so pena de exceder los limites de temperatura admisibles para la vida del equipo.
Para los cables se dan tablas que indican capacidad de transporte para una condición de instalación
dada, si la condición de instalación es otra, se aplican coeficientes de corrección a dicha capacidad de
transporte, y se define finalmente que corriente el cable puede llevar.
Para las instalaciones es quien las realiza que debe cuidar los detalles de proyecto que permitan un
enfriamiento eficiente.
La ley de Ohm es la que regula otro de los efectos importantes de la corriente eléctrica, en el conductor
que lleva corriente se produce una caída de tensión, y entonces la tensión que se encuentra en el punto
de utilización es en general inferior a la que se tenia al origen.
Este es el otro efecto importante de la corriente eléctrica circulante en particular por los cables.
Se tienen tablas con los valores de resistencia y reactancia del cable, que permiten calcular la caída de
tensión que en el se produce, a veces se dispone de tablas que dan un coeficiente que permite el
calculo de la caída de tensión en forma mas fácil.
También en los transformadores se produce una caída de tensión que puede ser calculada en forma
análoga a los cables, utilizando datos conocidos del transformador.
La ley de Ampere, regula los esfuerzos que se presentan entre conductores por los que circula
corriente, en presencia de campos magnéticos, gracias a ella funcionan las maquinas, pero debido a
ella a veces se presentan fuerzas muy grandes que conducen a deformaciones de los conductores y
hasta su rotura.
Los aparatos deben estar diseñados para soportar estos efectos al menos un cierto numero de veces
que las normas establecen.
El campo eléctrico intenso en determinados puntos, puede conducir a la ionización del aire, y la
generación de arcos eléctricos.
Los materiales sometidos a temperaturas elevadas (por los efectos térmicos), a campos eléctricos
intensos, etc. varían sus características físicas pudiendo producirse envejecimientos prematuros que
afectan la vida útil de los equipos e instalaciones.
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En los diseños de aparatos se tienen en cuenta estos factores, lo mismo ocurre cuando se proyectan
instalaciones en las que se montaran aparatos y materiales, los cables por ejemplo proyectados para
una tensión no deben ser usados a tensión mas alta, aunque parezcan iguales no lo son, y la
instalación se convierte en fuente de peligro.
CABLES Y CONDUCTORES
La función de los cables es conducir la energía eléctrica de un punto a otro para poder aprovecharla,
realizar la unión metálica de conexión eléctrica entre los puntos de alimentación y las cargas, y para
esto deben cumplir condiciones de optima conducción, y optima aislacion.
En rigor se pueden hacer conducciones con líneas desnudas utilizando el aire como aislante, pero las
modernas exigencias de seguridad de las personas y las cosas han conducido al abandono de esta
técnica en las instalaciones de baja tensión y de media tensión de aplicación y uso civil.
Solo las líneas aéreas de media y alta tensión, y sus instalaciones asociadas se hacen hoy con
conductores desnudos, respetando estrictas reglas de arte.
Así es que los cables que encontramos en las instalaciones eléctricas de baja y media tensión pueden
ser de distintos tipos.
Cables con simple aislacion, conductor recubierto de una capa aislante de calidad adecuada para
resistir la temperatura limite que se presenta en condiciones normales (hoy este material es
generalmente un plástico, PVC).
Los cables realizados en esta forma deben ser protegidos de la agresión que el ambiente puede
desarrollar sobre la aislacion, golpes, roces, etc. pueden dañar la integridad de la aislacion y generar
situaciones de peligro.
En consecuencia estos cables solo pueden instalarse cuando una canalización los protege. Los cables
recorren la instalación en alojamientos (caños, bandejas) cuya función es precisamente protegerlos.
Cuando no es admisible el uso de los conductores simplemente aislados, se utilizan cables asociados y
protegidos con una segunda envoltura cuya característica saliente debe ser la resistencia mecánica.
El cable puede ser de solo un conductor (unipolar) o de muchos (bipolar 2, tripolar 3, tetrapolar 4,
multipolar).
A veces la sección de un conductor (destinado a neutro) es menor (la mitad) de los conductores
restantes (destinados a fases).
Se debe controlar que efectivamente las cargas monofasicas absorban corrientes comparables, en ese
caso las corrientes de neutro se anularan entre si, pero si por ejemplo una sola carga (de una fase) se
encuentra en funcionamiento corriente de fase y neutro serán iguales, y la sección del neutro deber ser
igual a la de las fases.
En los cables de media y alta tensión se cuidan detalles constructivos a fin de poder exigir a los
materiales sus máximas prestaciones, el conductor esta recubierto de una capa semiconductora para
hacerlo redondo, un cilindro perfecto, sobre el una capa de aislante de optima calidad (generalmente
hoy polietileno reticulado) de espesor cuidadamente uniforme.
Otra capa semiconductora y una fina chapa metálica conductora envuelta en forma de espiral obligan a
que el campo eléctrico en el aislante sea perfectamente controlado, esto puede verse observando el
corte de un cable.
Si el cable es multipolar se necesita rellenar los espacios entre polos, y finalmente la capa de
protección, cuando el cable es armado una espiral metálica recubre y protege ulteriormente al conjunto,
generalmente esta espiral es de acero, pero en los cables unipolares no puede ser de material
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magnético por los efectos térmicos y de perdidas que se presentarían y debe ser de material
amagnetico.
El material conductor de los cables debe ser de primera calidad, y se utilizan el cobre o el aluminio
indistintamente, el cable puede estar formado con un solo alambre, o varios, adoptando forma redonda
o sectorial (para reducir el tamaño en los multiconductores).
La capacidad que un determinado cable, en una determinada condición de instalación, tiene de conducir
cierta corriente esta declarada en tablas que contienen los catálogos de los fabricantes, depende del
material conductor, de la sección, del material aislante (que fija la temperatura máxima admisible en
régimen).
Cuando un cable transporta corriente se calienta por efecto Joule, la cantidad de calor que se produce
R*I^2 debe disiparse al ambiente.
La temperatura que el conductor alcanza no debe ser causa del envejecimiento prematuro del aislante.
La formación del cable (unipolar, bipolar, etc.) dificulta la transmisión del calor y también influye en la
corriente admisible.
Las tablas están concebidas para una condición normal de instalación del cable, que no siempre puede
ser respetada, entonces aparecen coeficientes de reducción de la capacidad de transporte del cable
que se aplican en función de su situación.
Dependen de la temperatura ambiente, si distinta a la de la tabla, de la canalización en la que el cable
se encuentra, dentro de un caño por ejemplo, de la proximidad de otros cables que pueden producir
calentamientos mutuos, etc.
El conjunto de estos factores de reducción es llamado factor de tendido y fácilmente alcanza valores del
orden del 50%, de su buena evaluación depende sin duda la vida del cable.
Hagamos un ejemplo: tomemos un catalogo de cables y busquemos que dice de las condiciones
normales de instalación.
Encontramos un texto que mas o menos dice lo siguiente: los datos sobre intensidad de corriente
admisible de los cables se refieren a cierta temperatura máxima del conductor en funcionamiento
continuo, al tipo de aislante correspondiente, a ciertas condiciones ambientes, protegidos de la
radiación solar directa, dispuestos en forma que la circulación del aire entre los cables no encuentre
obstáculos que la dificulten, o enterrados en cierto tipo de tierra, a cierta profundidad y con cierta
suficiente separación entre cables.
Si estas condiciones no se cumplen, entonces se recurre a distintas tablas que fijan factores de
corrección por distinta temperatura ambiente, por agrupamiento de los cables, por proximidad, o por
otras condiciones de tendido.
En general no hay razón inmediata para utilizar cables multipolares en las instalaciones en edificios. Los
cables unipolares son de manejo fácil, permiten recuperación y reutilizacion en otros lugares.
Si los cables están en una canalización, pueden ser con simple aislacion y sin vaina de protección, la
canalización los protege suficientemente.
La densidad de corriente (en A/mm2) que puede transportar un cable es valida solo entre secciones
comparables, debe notarse que a medida que la sección crece disminuye la densidad de corriente
admisible porque disminuye la capacidad de disipación.
Un cable de baja tensión de 3x25 mm2 de aislacion PEX tendido en aire puede transportar 105 A, o sea
4.2 A/mm2, mientras que uno de 3x50 mm2 solo puede transportar 160 A, 3.2 A/mm2, y uno de 150
mm2 340 A, 2.26 A/mm2.
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En efecto, la producción de calor es proporcional a la sección (volumen de conductor), mientras que el
calor disipado esta ligado a la circunferencia (superficie de disipación del conductor).
Por ultimo es necesario indicar que normas y reglamentos obligan a respetar secciones mínimas que
están fijadas por criterios de resistencia mecánica.
Por ejemplo secciones mínimas de los conductores de fase: 0.5 mm2 para instalaciones de no mas de
65 V, 0.8 mm2 para los conductores de artefactos luminosos que se utilizan en ambientes normales, 1
mm2 para los cables con conductores de cobre recocido bajo vaina o en tubos, 1 mm2 para los
conductores volantes que no corresponden a lamparas simples, 2.5 mm2 para todos los otros casos.
Los conductores de aluminio no deben ser de sección inferior a 4 mm2.
La seccion mínima de lo conductor neutro: no debe ser inferior a la de fase, a excepción de los circuitos
polifasicos o de corriente continua de mas de dos hilos con conductores de fase de sección superior a
16 mm2, en este caso la sección de los conductores neutros puede ser reducida a la mitad de los
conductores de fase, respetando un mínimo de 16 mm2.
Las secciones mínimas de los conductores de tierra: no debe ser inferior a la de fase si estos no tienen
sección superior a 16 mm2, con un mínimo de 2.5 mm2 cuando el conductor de tierra no forme parte de
cables multipolares. para secciones mayores de 16 mm2 la sección de los conductores de tierra puede
ser reducida como para el neutro, debe estar aislada y de color verde / amarillo.
Ademas desde hace tiempo existe la prohibición de usar conductores desnudos: a excepción de las
derivaciones al exterior y para los conductores de tierra de sección superior a 6.3 mm2. No se
consideran conductores desnudos los sistemas de barras encerrados entre estructuras continuas que
comprenden también las distancias de aislacion.
CAIDA DE TENSION
La caída de tensión en los cables tiene importancia cuando estos son relativamente largos (en baja
tensión del orden de los 50/100 metros y mas) y están cargados con corriente próxima a la admisible.
La caída que interesa es realmente la variación de tensión que se presenta entre los extremos del cable
que no esta dada exactamente por la aplicación directa de la ley de Ohm, sino derivada de ella.
Si se trata de una conducción bifilar se tiene:
deltaU = (r * cosenofi + x * senofi) * 2 * L * I
donde: - deltaU es la variación de tensión (en Volt) que se presenta por efecto del cable y que se mide
por diferencia entre las tensiones en sus extremos.
- r es la resistencia del cable (en ohm por unidad de longitud), debe notarse que la resistencia varia con
la temperatura, pudiendo ser 10 a 20% mayor que la indicada por la tabla para tener en cuenta este
efecto.
- x es la reactancia (también en ohm por unidad de longitud), es un valor que depende muy poco se la
sección del cable, solo esta ligado al tipo de cable, a la disposición de conductores, varia entre 0.1 y 0.2
ohm/km (a 50 Hz), y se observa su peso solo cuando la sección de los conductores es grande.
- L es la longitud de la conducción, el factor 2 aparece para tener en cuenta el conductor de ida y el de
vuelta.
- I es la corriente que el cable conduce (en A), y que depende de la carga alimentada.
- cosenofi y senofi son las características de la carga, dependen del factor de potencia ya visto, defasaje
entre tensión y corriente, si la carga es un resistor, 1 y 0, si se trata de un motor a media carga 0.7 y
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0.7.
Generalmente la caída de tensión se expresa en valor relativo, entonces deltaU se divide por U y la
formula resulta:
deltaUrelativa = (r * cosenofi + x * senofi) * 2 * L * I / U
Si se trata de una conducción trifilar se tiene como caída de tensión en una fase:
deltaUfase = (r * cosenofi + x * senofi) * L * I
La diferencia importante es que depende solo de la longitud de la conducción, siempre se la refiere a
tensión de fase, y recordando que la tensión compuesta es:
U = 1.73 * Ufase
se tiene entonces:
deltaUrelativa = (r * cosenofi + x * senofi) * l * I * 1.73 / U
Para la buena aplicación de estas formulas es necesario recordar la relación entre corriente y potencia
aparente (en VA).
I = Potencia monofasica / Ufase
I = Potencia trifasica / (1.73 * Ucompuesta)
En consecuencia dada una potencia la corriente es menor si la potencia es trifasica, efectivamente se
puede decir que cada fase lleva un tercio de la potencia.
Por ejemplo un motor de 3 kW trifasico alimentado a 380 V absorbe 6.4 A, mientras que un motor
monofasico de 220 V absorber 20 A o mas.
Pero porque es importante la caída de tensión? Una lampara alimentada a menor tensión que la
nominal es menos eficiente, da menos luz, en rigor mucha menos luz, si la tensión baja un 3% la
iluminación se reduce en un 6-8%.
Análogamente un calefactor eléctrico (una plancha por ejemplo) la potencia disminuye con el cuadrado
de la tensión.
Para un motor en cambio, la potencia que este absorbe es la requerida por la maquina que el motor
acciona, en consecuencia al disminuir la tensión el motor absorbe mas corriente, se producen mayores
perdidas en el motor, y en la red de alimentación, las temperaturas de los componentes son mayores, y
se pueden producir daños al motor o a los componentes de la red.
Un 5% de reducción de tensión de un motor, produce un aumento de corriente del 5% que se considera
aceptable.
Las caídas de tensión en los cables se deben limitar para respetar estas condiciones de calidad de la
tensión.
La caída de tensión en la instalación que alimenta un sistema de iluminación debe estar comprendida
en el 2-3%, mientras que para un sistema de fuerza motriz se puede aceptar 5-6% como limite.
Cuando los recorridos superan los 100/200 m los cables multipolares (y de sección elevada) tienen
sensiblemente menor reactancia y presentan menores caídas de tensión. En recorridos cortos esta
ventaja no es aprovechable, conviene preferir cables unipolares , teniendo cuidado de llevarlos todos en
una misma canalización (un mismo caño).
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Conviene insistir con un el concepto de no poner conductores unipolares (separando las fases) dentro
de caños metálicos (de hierro) ni siquiera para tramos cortos ya que el campo magnético que se forma
fuera del conductor se concentra en el hierro y es causa de perdidas que se traducen en calor que
elevan la temperatura y dañan los cables, se deben meter todos los cables en el mismo caño.
También cuando se atraviesa una chapa (para entrar a un tablero) con conductores unipolares no se
deben hacer tres agujeros independientes, ya que el calentamiento de la chapa también podría causar
problemas, se deben pasar todos los conductores por un único agujero.
CANALIZACIONES
Ya hemos enunciado la importancia de las canalizaciones, y no solo para conducir cables de energía
eléctrica, en nuestro ambiente también aparecen cables de comunicaciones, teléfono, computadoras,
etc. que comparten sus recorridos, y se molestan mutuamente.
Los cables se llevan en distintas formas, en el terreno abierto se los lleva enterrados, para ello deben
ser aptos, se los tiende en una cama de arena, se los protege con losas, losetas, tejuelas o ladrillos de
manera de evitar el peligro de lastimarlos, tanto por en daño que el cable podría sufrir, como el que
podría causar a quien inadvertidamente lo dañara al realizar futuras excavaciones.
Los cables se entierran a cierta profundidad, al menos 80 cm si se trata de baja tensión, 1.20 m si
media, para evitar que futuras obras superficiales los afecten. El cable puede ser armado lo que
garantiza una mayor resistencia a las agresiones que pueden ocurrir.
En la superficie del terreno conviene poner hitos que señalen el recorrido del cable si fuera necesario
ubicarlo, ya para encontrarlo como para evitarlo. Es conveniente además conservar planos y
anotaciones de relevamientos de obra a fin de poder ubicarlos en el futuro.
En los cruces de calle se prevén caños por los que se tienden los cables que es necesario, se debe
tener cuidado de que los caños no se llenen de tierra (generalmente arrastrada por el agua), lo que los
inutilizaría, sus extremos se cierran con tapones de trapos y alquitrán.
El hacer largos recorridos de caños entre cámaras de ladrillos permite tener una instalación duradera en
el tiempo, si bien el costo inicial es superior, los sucesivos tendidos de nuevos cables según la
necesidad son mucho menos costosos, los caños se tienden formando haz y se unen en un bloque de
hormigón, por razones de costo se utilizan caños de plástico o fibrocemento.
Dentro de los edificios la forma habitual de hacer instalaciones eléctricas es con caños embutidos en las
paredes y las losas, estos caños pueden ser metálicos o de plástico, se buscan recorridos en zonas
seguras (donde no sea lógico que se clave un clavo), generalmente se consideran fajas de 20 30 cm de
los rincones y aberturas.
Lamentablemente esta forma constructiva entra fácilmente en crisis en cuanto se necesita ampliar o
renovar la instalación por razones de distinta aplicación del ambiente o de todo el edificio.
También se presenta una gran dificultad para llevar cables de grandes secciones necesarios en caso de
maquinas que se instalan según necesidades aparecidas en la vida de los edificios.
Una idea buena que permite realizar y evolucionar adecuadamente estas instalaciones que tienen
características semiindustriales es realizar una canalización en bandejas abiertas o cerradas que
recorren el edificio en forma ramificada.
Con este tipo de instalación se esta preparados para llegar desde y hasta cualquier punto con cualquier
tipo de cable tanto de energía como de comunicaciones actual y futuro.
Actualmente se tienen también canalizaciones plásticas con tapa con las que se pueden realizar los
largos recorridos de cables, también zócalos aunque poco prácticos (desaconsejables) por su
proximidad al suelo, siendo preferible que la instalación este a altura cómoda (1m del suelo) si es
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CURSO DE INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO - CLASE 2
necesario accesible, o cuando necesario inaccesible se encuentre realmente en esa condición (2.5 m).
Otra ventaja de la instalación visible es que es mas comprensible que aquella embutida, y es posible
modificarla sin realizar trabajos de albañilería.
Los tubos de protección deben ser de acero o de material termoplástico. El diámetro interno debe ser de
al menos 11 mm, pudiendo reducirse a 8 mm si los cables que se instalan son de sistemas de menos
de 65V. Los costos de estas canalizaciones no justifican la economia que se obtiene al adoptar
diametros pequenios, es conveniente adoptar diametros mucho mayores que el minimo aconsejado, el
mayor costo sera seguramente compensado por la facilidad del trabajo (la mano de obra) de instalacion
Otro tema es la coexistencia de conducciones metálicas con otras canalizaciones: las conducciones de
electricidad deben disponerse de manera de no quedar sujetas a influencias dañinas en relación a
sobrecalentamientos, goteos, formaciones de condensado, etc. Además esta prohibido colocar en las
mismas conducciones montantes o columnas telefónicas o de televisión. En los vanos de ascensores y
de montacargas no esta permitida la instalación de conductores o de tuberías de cualquier genero que
no pertenezcan a la instalación del ascensor o montacargas mismo.
Los tubos de protección: se eligen con las siguientes prescripciones, en ambientes húmedos, mojados,
con presencia de polvos no es permitido utilizar tubos de acero con bordes simplemente acercados. En
los ambientes mojados en particular los tubos a la vista deben tener juntas roscadas y ajustadas, previa
interposición de mastic.
En los ambientes con peligro de incendio o de explosión se deben usar solo tubos protectores de acero,
se prohibe el uso de tubos del tipo de bordes acercados.
En el tendido de cables enterrados esta prohibido el uso de materiales que puedan ser corroídos, o que
no tengan resistencia mecánica adecuada.
El diámetro interno de los tubos de protección debe ser por lo menos 1.3 veces el diámetro del circulo
que circunscribe el haz de cables en el contenido. este coeficiente debe aumentarse a 1.5 cuando los
cables sean del tipo con vaina metálica.
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INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO CLASE 3
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ELECTROTECNIA - CATEDRA DE INSTALACIONES ELECTRICAS GENERALES
DISPOSITIVOS DE MANIOBRA Y PROTECCION
En la operación de la red eléctrica aparece la necesidad de ejecutar maniobras, conectar y desconectar
cargas.
Esta acción se realiza mediante llaves, y se observa la presencia de arco eléctrico.
La llave debe ser capaz de establecer corriente, de interrumpirla, al menos la corriente que corresponde
a la carga.
Un motor que funciona normalmente presenta una corriente normal, pero al momento de arranque la
corriente es varias veces mayor de la nominal, 4 a 7 veces, y dura relativamente poco tiempo algunos
segundos, hasta que el motor ha acelerado, si el motor se encuentra bloqueado la corriente persiste en
su alto valor y debe ser interrumpida para que el motor y el resto de la instalación no se dañen.
La llave que maniobra el motor debe ser capaz de ejecutar esta acción. Por ejemplo para un motor de 5
kW, con corriente nominal de 15 A (a 380 V 50 Hz) la llave debe establecer 100 A.
Hemos dicho que en caso de que el motor quedara bloqueado, se mantiene la alta corriente de
arranque, la llave debe poder establecer e interrumpir esta corriente.
Es mas si al momento de conectar ocurriera una falla, por ejemplo hubiese un puente mal conectado en
bornes, la corriente ser todavía mayor, cortocircuito, y nuestra llave debería poder establecer esta
corriente, y si es el único elemento del circuito capaz de hacer maniobras deberá también interrumpir
esta condición.
Para tener idea del orden de magnitud de las corrientes de cortocircuito digamos por ahora que están
comprendidas entre 25 y 100 veces las corrientes nominales, volviendo al ejemplo del motor de 15 A se
pueden presentar corrientes de cortocircuito (que dependen de la red, no del motor como para el
arranque) de 1500 A, quizás mas
La llave para no representar peligro para quien la opera debe como mínimo poder soportar estas
condiciones de funcionamiento.
Lógicamente exigiremos que sea capaz de interrumpir un cortocircuito si no hay otros elementos que
actúen (en forma automática, antes del operador asustado que ha hecho el cortocircuito) en el lado
fuente, mas cerca de la alimentación.
La duración del arco eléctrico a la interrupción, y sus efectos, en particular el desgaste de los contactos,
hacen conveniente que el movimiento de los mismos se produzca con velocidad independiente del
operador.
Entre contactos se presenta cierta resistencia eléctrica que es menor cuanto mayor es la presión de
contacto que se tiene, no olvidemos que en una resistencia se produce calor por efecto Joule, y
contactos envejecidos o debilitados se calentaran mas de lo admisible.
El desgaste, la suciedad aumentan la resistencia de contacto, y este efecto es negativo, produce mayor
calentamiento de los contactos, y recordando que los conductores aumentan su resistividad con la
temperatura se comprende la necesidad no exponer estos elementos a condiciones de instalación muy
desfavorables.
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Los razonamientos desarrollados permiten calificar presumiendo acerca del comportamiento de un
aparato de maniobra.
Hasta aquí hemos utilizado el nombre genérico de llave, las normas establecen y definen los aparatos
específicos para distintos usos que encontramos en el mercado y que tienen distintos costos, y distintas
prestaciones y funciones.
Por otra parte hemos mirado un aspecto de las llaves, su capacidad de establecer e interrumpir un
circuito, y de conducir la corriente normalmente en forma permanente.
Cuando la llave esta abierta, con sus contactos separados, tiene una función importantisima, mantener
aislado el circuito del lado carga, y esa aislacion debe mantenerse mientras se necesite.
Examinaremos a continuación las características de distintos tipos de aparatos de maniobra
comparándolos entre si.
INTERRUPTORES
La característica mas saliente del interruptor, también llamado disyuntor, es poder operar estableciendo
e interrumpiendo cualquier valor de corriente hasta la que corresponde a su poder de interrupción
(corriente de cortocircuito).
Lógicamente después de efectuar algunas veces esta operación el desgaste de los contactos puede ser
muy elevado y las prestaciones del aparato quedan disminuidas.
Los poderes de interrupción de los interruptores van desde 1 kA hasta algunas decenas, como dicho
son del orden de 100 veces la corriente nominal de los aparatos.
Cuando se presenta un cortocircuito la elevada corriente debe ser interrumpida después de un breve
tiempo, tanto para proteger el interruptor mismo, como para el resto de los elementos de la red.
El interruptor esta asociado a relés que censan la corriente, y según sea su valor comandan la
actuación, un relé térmico, (basado en un bimetal por ejemplo) produce el disparo en un tiempo
inversamente proporcional al valor de la corriente (mejor digamos al cuadrado del valor de la corriente,
ya que mide la acumulación de calor en el elemento).
Un relé magnético (basado en una bobina por ejemplo) produce el disparo prácticamente instantáneo,
en este caso la duración de la falla será mínima, sumándose al tiempo del relé la breve duración del
arco (del orden de un semiciclo o menos para un interruptor de calidad de hasta algún centenar de A de
corriente nominal).
Cuando los interruptores logran actuar e interrumpir en tiempos menores a un semiciclo, se los llama
limitadores, mas adelante volveremos sobre este tema.
La energía necesaria para que el interruptor abra debe encontrarse acumulada, de manera que el relé
la libere cuando corresponda, en algunos modelos de interruptores se aprovecha también la fuerza
electromagnética de repulsión para lograr la mejor interrupción.
La energía esta acumulada generalmente en un resorte que al momento del cierre se carga.
La característica de actuación del aparato, curva que relaciona corriente y tiempo, se utiliza para
controlar que la protección que ofrecen los relés (eventualmente ajustados a determinados valores) es
la que corresponde a los elementos protegidos.
CORTOCIRCUITO Y SOBRECARGAS
Se hace ahora necesario decir algunas palabras del cortocircuito, se trata de un aumento de la corriente
debido a un cambio brusco en el circuito.
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Los cortocircuitos están ligados a defectos, fallas de aislacion entre conductores que se encuentran a
distinto potencial.
Al cerrarse el circuito, sobre una impedancia de valor pequeño las corrientes resultan muy elevadas.
Los daños debidos a cortocircuito pueden ser evitados con la rapida desconexión del circuito fallado, y
un adecuado dimensionamiento de los componentes en el supuesto que durante la vida de la
instalación se presentan cortocircuitos.
Los componentes y la instalación deben ser capaces de soportar las condiciones de cortocircuito por el
tiempo que corresponde a la actuación de las protecciones. Es evidente que una mayor rapidez de las
protecciones permite un dimensionamiento menos costoso.
Las sobrecargas se presentan en cambio cuando se pretende utilizar los elementos de la instalación
mas allá de lo previsto, cuando en un ramal se conectan mas cargas que las que la instalación es capaz
de soportar, cuando las maquinas accionadas impulsan cargas mayores de las previstas.
Si una sobrecarga se prolonga mucho tiempo se presentan sobretemperaturas que envejecen
prematuramente la aislacion pudiéndola llevar rápidamente al colapso.
La subdivisión entre sobrecargas y cortocircuito no es neta, siendo difícil establecerla, pero a los fines
de la protección eficiente no es de importancia definir donde se presenta.
FUSIBLES
Tomas Alva Edison, de profesión inventor, y sobre todo de aparatos eléctricos, fue también inventor del
fusible antes de iniciar el siglo XX.
El calor que se produce en un conductor por el que circula corriente, se aprovecha en este aparato para
detectar el valor de la corriente y si este persiste en el tiempo, el calor acumulado funde al conductor, se
genera un arco eléctrico que finalmente interrumpe la corriente.
Cuanto mayor es el valor de la corriente menos tiempo tarda el fusible en alcanzar la condición de
fusión (tiempo de prearco), con una corriente determinada lo alcanza en un semiciclo, y por arriba de
ese valor el fusible funde en tiempos que son menores a un semiciclo.
Con corrientes muy grandes el fusible funde en pocos milisegundos, y si la tensión de arco que se
presenta es elevada, la corriente de arco resulta muy limitada no alcanzando el valor máximo que se
hubiera presentado si el fusible no estuviera instalado.
Esta característica de los fusibles se llama de limitación, los aparatos limitadores son aquellos que
impiden que se alcancen los valores máximos de la corriente de cortocircuito, y en consecuencia el
resto del circuito puede ser de dimensiones limitadas respecto de lo que seria necesario si no hubiera
limitación.
En resumen las características limitadoras permiten un dimensionamiento mas económico de la
instalación.
El tiempo de actuación del fusible se representa en un gráfico que relaciona el valor de la corriente y el
tiempo. Se representa el tiempo medio de interrupción, a veces se representa el tiempo mínimo de
prearco y el tiempo máximo de interrupción.
Estas curvas experimentales requieren realización de gran cantidad de ensayos e investigación, y no es
fácil obtenerlas para los aparatos mas económicos.
Hemos descripto el fusible como un alambre que se funde, se presenta un arco, y para que este se
interrumpa adecuadamente es necesario un ambiente especial, los fusibles de mayor poder de
interrupción la fusión se produce en arena de cuarzo, que contiene y enfría el arco.
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Los fusibles de elevada corriente nominal están constituidos por una lamina perforada que se funde a la
altura de las perforaciones.
La interrupción del fusible no debe estar acompañada de sobretensiones elevadas, el poder de
interrupción del fusible significa que debe ser capaz de interrumpir cualquier corriente hasta la máxima
sin causar sobretensiones superiores a los limites (que las normas fijan).
Los interruptores limitadores tienen una caracteristica parecida, los contactos se separan consecuencia
de las elevadas fuerzas de repulsion, con gran velocidad e introduciendo alatgamiento del arco (gran
tension de arco).
INTERRUPTORES DE MANIOBRA
Interruptores con limitado poder de interrupción, llamados también seccionadores con poder de
apertura, tienen capacidad de maniobra, pero requieren que se los proteja de cortocircuitos, función de
la que se deberá encargar el dispositivo que se encuentre del lado fuente (fusible).
A veces estos aparatos tienen un relé térmico, y es fácil confundirlos con interruptores, pero para su
funcionamiento seguro en todas condiciones requieren al menos estar protegidos por un fusible que en
teoría debería estar del lado fuente para proteger cualquier condición.
Las llaves en general pueden considerarse seccionadores de maniobra, pueden conducir y maniobrar la
corriente nominal, en las instalaciones con comando manual estas llaves son las que encienden luces,
calefacción, pequeños motores, etc.
Existen seccionadores de maniobra combinados con fusibles, e inclusive en algunos modelos la fusión
del fusible (que tiene un percutor) produce el disparo tripolar de la llave.
LLAVES
Este es un nombre genérico que se utiliza para identificar aparatos de maniobra.
En rigor existen nombres mas adecuados para identificar los distintos aparatos, sin embargo para
muchas funciones en las cuales simplemente se maniobra se utilizan llaves que conectan y
desconectan en determinados puntos el circuito.
Estas llaves, conmutadoras, pueden presentar combinaciones especiales de contactos para lograr el
adecuado funcionamiento, combinaciones de escalera, selectores, etc.
SECCIONADORES
Existen llaves cuya función solo es aislar una parte de la instalación de otra, para poder acceder a ella
en condiciones de seguridad.
Estos aparatos reciben el nombre de seccionadores (de seguridad) y en media y alta tensión son la
mayor cantidad de aparatos.
Se operan cuando por ellos no circula corriente, estan sin carga (la corriente es despreciable), o al
abrirlos no cambiar el potencial entre sus bornes (se encuentran cortocircuitados por otros aparatos).
Su función es garantizar la seguridad cuando se accede a la parte de la instalación que se ha
seccionado.
En baja tensión en general no se instalan seccionadores con esta función exclusiva, en muchos casos
las aparatos son seccionables, y su extracción garantiza las condiciones de seguridad.
CONTACTORES
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El contactor es un aparato proyectado para hacer un numero enorme de maniobras (cientos de miles o
millones), y tiene características especialmente adecuadas para maniobrar motores.
Su poder de interrupción es comparativamente menor que el del interruptor (del orden de 10 veces la
corriente nominal, mientras que para el interruptor se hablo de 100 veces).
Este aparato tiene una única posición estable (de equilibrio), el movimiento de los contactos se produce
por acción de una bobina, que permanece excitada para mantenerlo cerrado.
Cuando la bobina se desexcita los contactos vuelven a la posición de reposo (se abren), al comparar
con el interruptor se nota que este tiene dos posiciones estables, abierto y cerrado.
También el contactor esta asociado a un relé térmico, que acciona un contacto que interrumpe la
corriente en la bobina (cuando corresponde) y comanda así la apertura, desconecta la carga cuando se
presenta una situación de sobrecarga.
Ciertos contactores tienen relés mas sofisticados que comparan las corrientes de las tres fases
comandando la actuación si estas no son iguales (protegen de interrupciones de una fase, u otros
desequilibrios).
Si ocurre un cortocircuito, de valor elevado, que supera la prestación del contactor, para su protección
se instala un fusible, al que se le asigna la función de interrumpir las corrientes de falla elevadas y
proteger así el contactor y el resto del circuito.
En casos de instalaciones industriales la continuidad del servicio, y las facilidades de mantenimiento
hacen preferir la combinación de un interruptor con protector solo magnético, combinado con un
contactor con su relé térmico.
Tambien en estos casos y para facilitar el mantenimiento, el conjunto de aparatos que controlan el
motor estan montados en una bandeja, que puede ser desmontable, extraible, a veces seccionable, el
tablero que tiene estas caracteristicas se llama centro de control de motores.
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INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO CLASE 4
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ELECTROTECNIA - CATEDRA DE INSTALACIONES ELECTRICAS GENERALES
CONSECUENCIAS DE LAS CORRIENTES DE FALLA
La falla se puede presentar en distintas formas, analizaremos en particular la falla de cortocircuito, que
puede ser entre fases, trifasico, o bien puede ser entre fase y neutro, monofasico, generalmente se
presenta entre una fase y tierra, cerrándose en el generador (equivalente) a través de la tierra.
La falla trifasica, y la falla fase neutro producen circulación de corriente solo en los conductores,
mientras la falla fase tierra produce circulación de corriente por partes que normalmente no conducen
corriente, y en consecuencia no forman parte del circuito eléctrico normal.
La circulación de corriente a través de lo que hemos llamado tierra, como para cualquier otro caso se
representa con un circuito eléctrico, y entonces entre distintos puntos del circuito aparecen diferencias
de potencial.
Entre un punto que pertenece al circuito por el que se presenta la corriente de falla, y un punto genérico
cualquiera se puede medir una diferencia de potencial, y si un hombre puede estar sometido a ella,
cuando se encuentra parado sobre el punto cualquiera (en el suelo) y con la mano toca el punto por el
que circula la corriente de falla se dice que queda sometido a la tensión de contacto.
También entre dos puntos del suelo puede aparecer diferencia de potencial, y se dirá que hay tensión
de paso (entre los pies de alguien que camina), que puede imaginarse entre dos plataformas metálicas
unidas entre si a través de un camino de elevada resistencia eléctrica por el que circula corriente.
Una situación de peligro parecida a la tensión de contacto aparece cuando por un conductor metálico
genérico cualquiera, no necesariamente un cable, sino por ejemplo un caño se transfiere la tensión de
un punto a otro distante, y aparece la llamada tensión transferida, quizás los cables de una inocente
línea de bajisima tensión que por esa razón se creía segura, o una cañería de agua que se piensa solo
lleva agua.
Los conductores de tierra estan conectados a tierra por lo que el tocarlos parece no peligroso y
normalmente no llevan corriente por lo que se puede pensar que interrumpirlos no es peligroso. Sin
embargo como gran cantidad de modernos aparatos electronicos tienen dispositivos de proteccion
contra sobretensiones entre conductores y tierra, dernan corrintes a tierra en modo permanente por lo
que en el conductor de tierra interrumpido hay peligro aunque parezca que no hay falla.
Resumiendo las consecuencias de corrientes de falla presentan situaciones peligrosas para las
personas y para las cosas y es necesario prevenir estas situaciones a fin de evitar los peligros, sus
consecuencias dolorosas.
SEGURIDAD
Seguridad y riesgo son palabras muy usadas, pero su significado se presta a manipulaciones y
deformaciones, por lo que trataremos de aclarar que quieren decir para nosotros.
Estamos expuestos a ciertos riesgos, un evento desfavorable puede ocurrir, el tiempo de exposición al
riesgo es el tiempo durante el cual el evento desfavorable ha podido ocurrir.
El tiempo es acumulativo, y la seguridad contra un evento es la probabilidad de que en condiciones
preestablecidas en un tiempo determinado, el evento no se presente.
La seguridad así definida como probabilidad (de que un evento desfavorable no se produzca) se
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CURSO DE INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO - CLASE 4
representa por un numero comprendido entre cero y uno, uno es certeza de que el evento no se
producirá , cero es lo contrario, certeza de que se producirá .
Otro concepto ligado a la seguridad es la tasa de falla, que nos indica a lo largo del tiempo como van
muriendo los objetos de una población dada, pensemos en que instalamos cierta cantidad de lamparas,
que no renovamos y a lo largo del tiempo determinamos como varia el numero de lamparas quemadas
sobre el total.
Es claro que la seguridad se reduce cuando aumenta el tiempo de exposición al riesgo, para tener una
seguridad absoluta se deber tener un tiempo de exposición al riesgo nulo, o una tasa de falla nula,
imposibilidad de que ocurra el evento.
Pero si un evento no se puede producir el concepto de seguridad contra esa situación pierde totalmente
el significado.
Por ejemplo un aparato a pila no es peligroso, y se dice de el que es intrínsecamente seguro (desde el
punto de vista de riesgo de electrocución).
Al definir seguridad hemos usado las palabras: en condiciones preestablecidas, no tiene significado
hablar de seguridad en cualquier condición, se deben definir las condiciones de empleo, de instalación y
de mantenimiento.
Es así que algo no peligroso en determinadas circunstancias se convierte en fatal en otras. La falta de
atención a cualquier condición arriba indicada, implica decadencia del nivel de seguridad.
Estas condiciones tienen en cuenta cuando se considera el grado de adiestramiento que una persona
requiere para acceder partes peligrosas, y en tal caso el dispositivo de seguridad es sustituido por la
idoneidad del operador, de aquí la importancia de capacitación y adiestramiento que se requiere para
ciertas personas que realizan ciertas tareas.
Un hombre es una maquina poco confiable, ajusta mal un tornillo de cada 10000, hace mal una lectura
de cada 200, y después de leer las instrucciones se equivoca una de cada 20 veces... Y hay aparatos
en los cuales el peligro es imposible de eliminar sin impedir al aparato su función, pensemos en un
cuchillo.
Confiabilidad es un concepto parecido a seguridad, pero que tiene que ver con el funcionamiento, con la
prestación requerida, un equipo puede fallar y no necesariamente se presenta una situación peligrosa.
PROTECCION CONTRA CONTACTOS
El contacto de la persona con partes en tensión puede determinar el pasaje de corriente a través del
cuerpo humano con consecuencias que pueden ser mortales. Este es el peligro mas común ligado al
uso de la electricidad.
Podemos distinguir una aislacion funcional, que permite el funcionamiento del aparato eléctrico, una
aislacion principal, que realiza una función de protección mecánica, y una aislacion suplementaria que
otorga una mayor garantía.
El peligro de contacto puede presentarse tanto con partes que se encuentran en tensión siempre
(contacto directo), como con partes que normalmente no están en tensión pero se han puesto en tal
condicion a causa de una falla (contacto indirecto).
Masa es un conductor de la instalación accesible que normalmente no se encuentra en tensión pero
debido a una falla de la aislacion principal puede ponerse en tensión. La masa debe conectarse a tierra.
Masa extraña no forma parte de la instalación pero puede introducir un potencial de tierra cualquiera.
Se puede pensar que un hombre (desde el punto de vista eléctrico) es una bolsa de piel llena de agua
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salada (iones, células y liquido insterticial).
Son lógicos los peligrosos fenómenos que se producen al circular corriente en este conductor... la
corriente es peligrosa ya desde valores muy pequeños, 20 30 mA, su peligrosidad esta ligada al estado
de la piel, mas o menos húmeda, al estado de la persona.
En determinadas condiciones 10 mA son peligrosos, (particularmente si permanentes), corrientes aun
menores pueden ser fatales en instalaciones de aparatos de electromedicina en situaciones de falla (o
de instalacion no correcta).
En algunos casos se asocia al grado de peligro la tensión, en rigor la resistencia del cuerpo humano
varia, pero convencionalmente se fija en 1000 ohm tensiones mas allá de los 50 V pueden ser
peligrosas.
Al aumentar la tensión la resistencia del cuerpo disminuye, pudiendo suponerse que se reduce a la
mitad.
Las tensiones de distribución normales que se usan implican peligro, y entonces toma importancia el
criterio de seguridad.
Los peligros que pueden presentarse son las tensiones de contacto, de paso, transferidas que se
pueden producir entre distintas partes de la instalación eléctrica y el ambiente.
Pareciera que si en una instalación se puede evitar la circulación de corriente de falla fuera del circuito
normal no se pueden presentar peligros de tensiones de contacto mientras se toque un solo punto del
circuito, pero debe tenerse en cuenta que si ocurre una falla de aislacion en una parte del circuito, a
partir de ese momento el peligro aparece con la segunda falla, y uno podría creer que el peligro no esta
presente (actuando así en condiciones sumamente riesgosas).
Esta es la razón por que se utilizan sistemas aislados de tierra solo cuando existe posibilidad clara de
controlarlos, es decir son de tamaño pequeño, si el sistema cubre un area grande ser peligroso (la
seguridad se obtiene conectándolo a tierra y tomando las precauciones correspondientes a sistemas a
tierra).
El contacto con partes en tensión se protege con cubiertas que impiden el acceso a puntos peligrosos,
aislantes, aislaciones dobles dan una mayor garantía (casi absoluta seguridad, aunque la segunda
aislacion se rompa, o si solo falla la primera, el aparato no es peligroso), aislaciones reforzadas (únicas
pero equivalentes a las dobles).
En los aparatos con cubierta metálica una falla de aislacion pone en tensión la cubierta, y es necesario
que la conexión a tierra de la cubierta genere un camino de muy baja impedancia para la corriente de
falla, conexión de puesta a tierra de seguridad.
La aislacion reforzada, también llamada especial o de seguridad, reúne las funciones principal y
suplementaria.
Una diferencia entre las corrientes que se presentan entre los distintos conductores puede significar una
fuga de corriente que se cerrara por la tierra, y en consecuencia genera situaciones de peligro, la
detección de esta corriente, señala la falla, y la consiguiente interrupción protege del peligro (minimiza
el tiempo de exposición al peligro).
Esto es lo que hacen los interruptores diferenciales, que detectan corrientes de fuga muy pequeñas (30
mA, 300 mA), lógicamente la instalación para permanecer en servicio debe tener su aislacion en
perfecto estado.
PUESTA A TIERRA
Ya hemos comentado que, al menos en las instalaciones de baja tensión normales, es conveniente que
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la red este puesta a tierra, es ya habitual en todas las instalaciones la puesta a tierra del neutro al
menos en el punto de alimentación (transformador de la red publica).
Las fallas a tierra implican corrientes que al menos deben alcanzar un valor suficiente para ser
detectado por las protecciones, de manera que eventuales condiciones de peligro desaparezcan en
breves tiempos.
El comportamiento de un sistema en relación con su puesta a tierra depende tanto de la situación del
neutro (en el punto desde donde se alimenta - transformador de alimentación):
- T con neutro directamente puesto a tierra
- I con neutro aislado o a tierra a través de una impedancia
Como de la situación de las masas que pueden adquirir tensiones peligrosas:
- T conectadas a tierra
- N conectadas al neutro del sistema (a través del conductor de protección PE, que a su vez puede
estar separado del neutro PE o combinado con el PEN).
Los sistemas se clasifican entonces indicando sus características con dos letras; a continuación
examinaremos las combinaciones validas explicando condiciones que se presentan.
Sistema TT, neutro a tierra, y masas a tierra local independiente del neutro, esta situación se presenta
en nuestro país cuando el usuario esta conectado a la red publica de distribución de energía.
En este caso es muy difícil lograr una baja tensión de contacto, el sistema exige una tierra muy baja, y
la seguridad depende de la tierra de la red.
Aun así no se puede evitar que se alcance una tensión peligrosa, y entonces se debe reducir el tiempo
de exposición abriendo el circuito para minimizar el peligro, si la tensión peligrosa que aparece esta
limitada a 50 V puede persistir mas de 2 seg, pero si es del orden de 200 V debe persistir no mas de 0.1
seg.
Si bien el suelo mas o menos aislante ayuda a disminuir la tensión aplicada al cuerpo, se debe tomar la
condición peor (con el suelo mojado por ejemplo), la rapidez del aparato de protección depende a su
vez del valor de la corriente, por lo que resulta conveniente razonar sobre la corriente que produce la
actuación en 5 seg.
Todas las masas asumen igual tensión que es la que corresponde al equipo de mayor corriente.
El neutro en estas instalaciones se considera activo.
Sistema TN neutro a tierra, masas al neutro a través del conductor de protección, donde conductor
neutro y de protección estan separados (dos conductores distintos), se indica TN-S.
Cuando neutro y conductor de protección son dos conductores distintos, la falla produce circulación de
corriente por el conductor de protección, no es importante la baja resistencia de puesta a tierra, si en
cambio es importantisima la equipotencialidad de las masas, también de aquellas extrañas
En los sistemas TT las masas extrañas pueden estar conectadas a la tierra de protección, aunque no es
indispensable, esta conexión produce beneficios al reducir la impedancia de tierra, en cambio en los
sistemas TN las masas extrañas deben estar conectadas al conductor de protección de lo contrario son
peligrosas porque pueden asumir potenciales muy distintos del conductor de protección.
En algunos casos se realizan sistemas TN-C donde conductor neutro y de protección estan confundidos
en uno solo (conductor PEN), estas instalaciones son desaconsejables porque pueden convertirse en
peligrosas por mal mantenimiento y evolución.
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Siendo que la seguridad depende de la integridad del conductor neutro y protección, este no debe tener
seccionamientos, ni tampoco debe poderse romper por el uso, por lo que debe respetar secciones
mínimas abundantes.
También pueden presentarse sistemas TN-C-S que son mezclas de TN-C y TN-S lógicamente
desaconsejables por lo antes dicho.
En los sistemas TN si el neutro puede asumir un potencial peligroso este se presentara en todas las
masas.
En los casos en que el usuario recibe alimentación en media tensión y se encarga de reducir a baja
tensión, el sistema es naturalmente TN, y es importante desarrollarlo correctamente.
La sigla IT distingue a los sistemas con neutro aislado o a tierra a través de impedancia elevada, y
masas a tierra, recordemos lo ya dicho respecto de el tamaño de estos sistemas, deben ser de area y
potencia mínima.
LOCALES PARTICULARMENTE PELIGROSOS
Algunos locales son particularmente peligrosos y por el riesgo elevado se deben tomar especiales
precauciones.
Los sótanos son particularmente peligrosos por la presencia de humedad, por encontrarse mojados, a
veces con agua sobre el suelo, la instalación en altura evita algunos peligros, pero es fácil darse cuenta
del peligro que en estos locales representan instalaciones de emergencia y portátiles.
En todos estos lugares la mejor garantía es una buena instalación fija, que aunque parezca costosa
evita con seguridad accidentes que cuestan mas.
También son peligrosos por estas razones los baños y duchas, los tomacorrientes deben estar alejados
al menos de bañeras, duchas y lavatorios, para evitar la tentación de tomar artefactos eléctricos cuando
se esta mojado, recordemos que en esta condición el riesgo es mayor.
Peligrosos son también los sitios donde el movimiento es restringido y hay presencia de grandes
superficies conductoras, pensemos en un tanque metálico que debe inspeccionarse, la bajisima tensión
es lo recomendable.
También las piletas, por la presencia de agua, conductora, son areas peligrosas desde el punto de vista
de posibilidad de electrocución.
El obrador es una zona de elevado riesgo eléctrico, ya que se presentan aparatos muy solicitados por el
uso y que tienen probabilidad de falla elevada, la obra evoluciona permanentemente, y hay presencia
de muchas personas que no siempre tienen adecuada competencia, y no hablemos de instalaciones
provisorias (e irresponsablemente peligrosas).
Tomacorrientes inadecuados son frecuente fuente de peligro, particularmente porque accesibles al dedo
cuando se hacen operaciones de conexión y desconexión, si bien las normas son muy claras al
respecto, la cultura todavía no ha producido la indispensable purificación de los componentes.
La soldadura de arco es otra fuente de peligro, ya por contacto, por corrientes vagantes (cuando el
retorno no es adecuado) y por radiaciones o posibilidad de incendio.
ZONA DE RESPETO
En los locales de baños y duchas ningún elemento de la instalación eléctrica (lampara, artefacto,
elementos de protección y de maniobra, conductores etc.) deben ser instalados en posición tal que
puedan ser tocados por quien se encuentre en la pileta o bajo la ducha.
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CURSO DE INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO - CLASE 4
La prescripción no se aplica a los termotanques eléctricos siempre que su envoltorio este
metálicamente unido a las tuberías de agua que llegan al tanque y siempre que la parte de la instalación
eléctrica que lo alimenta dentro de la zona de respeto este comprendida en un envoltorio metálico
continuo conectado metálicamente al envoltorio del termotanque.
Se admite llevar el órgano de comando de los interruptores dentro de la zona de respeto siempre que
esto se haga mediante elementos (cordones, varillas etc) de material aislante.
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INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO CLASE 5
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ELECTROTECNIA - CATEDRA DE INSTALACIONES ELECTRICAS GENERALES
INCENDIOS DE ORIGEN ELECTRICO
Hemos comentado la posibilidad de fallas y sus peligros, desde el punto de vista de la electrocución.
Las fallas en general se manifiestan asociadas a un arco eléctrico, que puede ser origen de un incendio
en presencia de materiales combustibles sólidos, líquidos, o gaseosos, si existe en el aire gas
combustible, o vapores, un arco eléctrico puede ser causa de explosión o incendio.
Una descarga electrostática, o una chispa de una herramienta, también puede generar en ambientes
explosivos accidentes.
También puede originarse incendio si hay presencia de polvos combustibles en suspensión en el aire,
polvo de carbón, de cereales, fibras vegetales o sintéticas, o bien depósitos de materiales combustibles
que entran en contacto con el arco.
No debe olvidarse que el material aislante de los cables generalmente es combustible, y son apreciados
los aislantes que no propagan la llama, generalmente no puede decirse de ellos que son
incombustibles.
Volviendo a las fallas fase tierra, que producen corrientes por partes no pertenecientes a los circuitos
normales, se debe observar que el arco eléctrico se podrá presentar en puntos del camino de tierra, por
lo que pueden aparecer arcos en sitios no fácilmente imaginables a priori.
Los garages, por la presencia de vapores de nafta, son áreas explosivas, como estos vapores alcanzan
concentraciones peligrosas cerca del suelo, en general la instalación debe realizarse a cierta altura, 1 m
o 1.5 m, lógicamente no se deben usar cables flexibles que alimenten artefactos a baja altura.
Pero entonces que hacer para realizar ciertos trabajos?, ser necesario airear el local hasta asegurarse
de que no hay peligro de presencia de mezcla explosiva. Por otra parte no solo la chispa eléctrica es
peligrosa en estos ambientes.
Los depósitos, sótanos, también pueden ser peligrosos, por el material que en ellos eventualmente se
acumula, y es importante airearlos, a fin de asegurar la ausencia de peligro, también aquí la instalación
debe ser preferentemente alta.
En estos lugares a veces se hacen instalaciones a prueba de explosión, que lógicamente para ser tales
deben ser mantenidas con todas sus características, las cajas herméticas deben estar bien cerradas
con sus tornillos (muchos) ajustados... etc.
Otra fuente de peligro son los vapores (gases) que se desprenden de las baterias en carga, es
indispensable un extractor de aire (que funcione), y una buena ventilacion que eviten este peligro
CONTROL Y MANTENIMIENTO
Mientras hemos ido exponiendo los temas, frecuentemente hemos citado el mantenimiento... este es
fundamental para la vida de la insolación.
Con el mantenimiento adecuado la vida de la instalación se prolonga, lógicamente la instalación debe
ser adecuada, un factor de desadaptacion de las instalaciones se encuentra en ampliaciones hechas
con criterio de abaratamiento (sin criterio), que sobrecarga lo existente también generando elevada
probabilidad de falla.
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Para organizar el mantenimiento se deben realizar controles periódicos, observando en detalle la
instalación, su estado de limpieza, si hay presencia de oxido, si hay humedad, si hay quemaduras,
ennegrecimiento, roturas, puntos calientes, tornillos flojos, lamparas quemadas, reactancias,
capacitores, arrancadores, llaves, tomacorrientes dañados, etc.
Las acciones de corrección y arreglo se planean y ejecutan en forma conveniente, de acuerdo a la
importancia y uso de la instalación, y de la urgencia.
Frecuentemente se esta obligado por las circunstancias a realizar arreglos de emergencia, estos no
deben ser olvidados, al momento oportuno, debe reestablecerse la instalación a la condición normal.
Las instalaciones de emergencia frecuentemente son causa de mayores daños que beneficio...
Es sumamente conveniente llevar un registro, (anotar en un cuaderno) los resultados de la inspección,
las fallas importantes, las acciones que se ejecutan.
Un repaso de estos registros muestra muchas veces, por la frecuencia de las fallas, situaciones que
requieren acciones de mayor envergadura que el simple mantenimiento y reparación.
Estas anotaciones también sirven cuando otra persona debe hacerse cargo de algunos trabajos, y para
tener clara idea de la carga de trabajo en épocas de mantenimiento, no olvidando las cosas menores
que resueltas a tiempo no se convierten en mayores.
Cuando se hace el mantenimiento es buena norma conservar también aquellas indicaciones útiles, por
ejemplo identificación de conductores, fases, neutros, de manera de ayudarse en las futuras
intervenciones.
REPRESENTACION GRAFICA
Muchisimas instalaciones eléctricas están ocultas a la vista, y la única forma de conocerlas es a través
de dibujos que las representan.
Los planos de la instalación muestran ubicación de los elementos, cajas, tableros, canalizaciones,
recorridos de cables , conexiones, y deben ser conservados y actualizados prolijamente a fin de que
siempre sean útiles, y representen la verdad.
Para representar la instalación se utilizan símbolos y convenciones que se han difundido generando un
lenguaje gráfico ya muy usual entre los electricistas.
ESQUEMAS
Distintas representaciones cumplen distintas funciones y tienden a facilitar el trabajo de construcción,
montaje y posterior mantenimiento.
El esquema unifilar es una representación muy simplificada de la red eléctrica que muestra en general
en distintos niveles los tableros, nodos de la red, y los cables que los unen, ramas.
Una sola línea, representa un cable (o un grupo de cables que conectan dos puntos) sin distinción entre
las distintas fases y el neutro.
En estos esquemas en general no se respeta la ubicación física relativa de los elementos, sino
simplemente su ubicación jerárquica, son muy útiles para razonar sobre el flujo de energía, los
dispositivos de protección, los cortes de energía, etc.Los esquemas trifilares en forma análoga
representan los tres conductores de fase y cuando corresponde el neutro mostrando toda la
conectividad, son útiles para controlar la conexión de los dispositivos de medición, la repartición de
cargas, etc.
Una representación que sirve para entender como funciona un automatismo es el llamado esquema
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funcional, en el cual los conductores se representan con líneas rectas, y en ellas se itercalan los
contactos, las bobinas, las lamparas, etc. los componentes se dividen en sus elementos que se dibujan
separados en las posiciones útiles para describir la función.
En estos esquemas los contactos y la bobina de un relé particular aparecen desparramados por el
plano, la dificultad de encontrar todos los elementos de un dispositivo esta ampliamente compensada
por la claridad de descripción del funcionamiento.
Otro esquema es el llamado topográfico, que describe la conectividad de todos los dispositivos de una
instalación, de un tablero respetando sus ubicaciones relativas, y describiendo en particular el cableado
y conexionado del mismo, manteniendo la integridad de los dispositivos, representando las borneras.
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ELECTROTECNIA - CATEDRA DE INSTALACIONES ELECTRICAS GENERALES
UTILIZACION DE LA ENERGIA ELECTRICA
La energía eléctrica se utiliza con distintos fines, uno de ellos que se destaca por la importancia es la
iluminación.
Las lamparas transforman energía eléctrica en luz, y en estas aplicaciones interesa la intensidad y el
color de la luz.
La relación entre flujo y potencia depende del tipo de lampara, unas son mas eficientes que otras, y en
cada caso se presentan ventajas e inconvenientes.
Las lamparas incandescentes no requieren dispositivos auxiliares, mientras que las de arco o de
descarga en general tienen que utilizar un reactor serie para encender el arco, estabilizarlo, y limitar la
corriente.
Un efecto muy importante de observar en la iluminación es el efecto estroboscopico, debido a la
variación de intensidad luminosa que se produce con la misma frecuencia de la tensión de alimentación,
y que hace parecer detenidas maquinas en movimiento generando así situaciones de peligro.
Hay lamparas mezcladoras que est n formadas por un tubo de descarga, y un filamento en serie que
cumple la función de limitar la corriente (analogamente al reactor), dando una luz combinada con las
características de ambas fuentes.
También hay lamparas para efectos especiales, por ejemplo las de rayos ultravioletas son germicidas, y
producen radiaciones peligrosas a la vista.
Las características de las lamparas son complementadas por los artefactos, que permiten su optimo
aprovechamiento.
Otros dispositivos de aprovechamiento de la energía eléctrica son los motores, cuyas características de
importancia son:
- su velocidad
- momento o cupla
- potencia
- trabajo
- tiempo de arranque
Los motores pueden ser de distintos tipos, asincronicos, sincronicos, a colector, todos de corriente
alterna, y a colector de corriente continua.
Los asincronicos varían muy poco su velocidad con al carga, los sincronicos giran a velocidad constante
(relacionada con la frecuencia de la red), los de colector permiten cierta regulación de velocidad.
Modernamente han aparecido dispositivos de control que permiten regular la velocidad de los motores
de corriente continua (fuentes de corriente continua thyristorizadas) y también de los motores
asincronicos (fuentes de frecuencia variable).
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CURSO DE INSTALACIONES ELECTRICAS, CONTROL Y MANTENIMIENTO - CLASE 6
La selección de motores debe contemplar las exigencias de servicio, de la carga, de la velocidad, y la
maniobra.
También son importantes las formas constructivas del motor que deben ser tenidas en cuenta en las
aplicaciones.
El arranque de los motores se realizadirectamente cuando es posible, y la sobrecorrinte de arranque no
muestra consecuancias, cuando en cambio se necesita reducir (limitar) este efecto, la corrinte de
arranque se controla mediante resistores, reactores, autotransformadores, cuya función es reducir la
tensión aplicada al motor.
Una forma natural de reducir la tensión de los motores de corriente alterna trifasicos asincronicos es
conectándolos en estrella para arrancar y luego pasándolos a triángulo.
Para algunas aplicaciones los motores se comportan como frenos, los motores asincronicos se
alimentan con corriente continua, que establece un campo fijo que tiende a frenar el motor.
Un aspecto muy importante en la vida del motor, es controlar su temperatura lo que se confía a las
protecciones térmicas, que deben detectar estados de sobrecarga, que se producen por condiciones
mecánicas, o por funcionamiento del motor en dos fases.
Existen relés de protección particularmente aptos para detectar esta ultima situación.
Un detalle que debe cuidarse mucho en el montaje es la correcta alineación del motor con la maquina
accionada.
Una ultima aplicación que merece citarse es la térmica, la energía eléctrica hace funcionar hornos,
soldadoras, instalaciones electroquimicas, etc.
MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA
Casi todas las aplicaciones citadas de la energía eléctrica corresponden a consumos de potencias
activas, y reactivas inductivas, y en consecuencia se presenta defasaje de la corriente con la tensión.
Por otra parte la corriente que se presenta en la instalación es mayor de la que corresponde por solo la
potencia activa.
Resulta conveniente bajo muchos puntos de vista mejorar el factor de potencia de la instalación, lo que
se hace con capacitores conectados en paralelo a las cargas, o bancos de capacitores que quedan
conectados permanentemente mientras la carga lo justifica.
El estudio de la conveniencia de mejorar el factor de potencia merece en general ser realizado, ya que
frecuentemente las instalaciones tienen factores de potencia del orden de 0.5 a 0.8, y resulta ventajoso
llevarlo a 0.85 o 0.9.
Quien suministra energía obliga a los grandes consumidores a mejorar el factor de potencia, actuando
sobre la tarifa, las ventajas que se obtienen son también menor corriente circulante por los cables,
menores perdidas, menores caídas de tensión que son ventajas para el usuario.
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